Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐO KIỂM MẠNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ TRUYỀN THƠNG TRONG TỊA NHÀ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ IV DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .VIII LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG GSM VÀ W-CDMA 1.1 HỆ THỐNG GSM 1.1.1 Giới thiệu mạng GSM 1.1.2 Các đặc tính dịch vụ mạng GSM 1.1.3 Cấu trúc chung hệ thống GSM 1.2 CƠNG NGHỆ W-CDMA 1.2.1 Giới thiệu cơng nghệ W-CDMA 1.2.2 Các loại lưu lượng dịch vụ W-CDMA UMTS hỗ trợ 1.2.3 Kiến trúc mạng W-CDMA CHƯƠNG GIẢI PHÁP PHỦ SĨNG DI ĐỘNG TRONG TỒ NHÀ 11 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 11 2.1.1 Giải pháp truyền thống 11 2.1.2 Giải pháp quang hóa .12 2.1.3 Kết nối tòa nhà 12 2.1.4 Kết nối với nhà mạng khác .12 2.1.5 Ưu điểm hệ thống IBC 12 2.2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP IBC CHO TỊA NHÀ CAO TẦNG 13 2.2.1 Nguồn tín hiệu để phủ sóng cho hệ thống IBC dùng 14 2.2.2 Hệ thống phân phối tín hiệu 16 2.2.3 Phần tử xạ .18 2.3 MƠ HÌNH TRUYỀN SĨNG VÀ TÍNH TỐN QUỸ ĐƯỜNG TRUYỀN 19 2.3.1 Truyền sóng khơng gian tự 19 2.3.2 Mơ hình Motley & Keenan 20 2.4 CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG HỆ THỐNG DAS i 22 2.4.1 Các loại BTS dùng indoor 22 2.4.2 Các loại anten dùng cho hệ thống 22 2.4.3 Cáp Feeder, Slipter sử dụng cho hệ thống .22 2.4.4 Bộ chia không (Coupler) 23 2.4.5 Bộ POI (Point of Interface) 24 2.5 KẾT LUẬN 24 CHƯƠNG TIẾN HÀNH KHẢO SÁT VÀ LẬP PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC .25 3.1 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC CHO TÒA NHÀ 25 3.2 MỤC TIÊU KHẢO SÁT 26 3.3 KHẢO SÁT TỊA NHÀ VÀ NHẬN DẠNG ĐỊA HÌNH TỒ NHÀ CẦN PHỦ SĨNG 27 3.3.1 Kiểu văn phòng cao ốc 28 3.3.2 Kiểu công xưởng 28 3.3.3 Khu trường học 29 3.3.4 Kiểu cấu trúc phức tạp (sân bay, ga tàu điện ngầm) .30 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC CHO TOÀ NHÀ 31 4.1 TIẾN HÀNH KHỎA SÁT TÒA NHÀ 31 4.1.1 Đo mức thu RxLevel .32 4.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHO TÒA NHÀ 33 4.2.1 Thiết kế, lắp đặt cấu hình thiết bị cho hệ thống 33 4.2.2 Tính Link Budget 34 4.2.3 Lựa chọn nguồn tín hiệu 35 4.2.4 Hệ thống cấp nguồn, tiếp đất 35 4.2.5 Hệ thống cáp feeder chia tín hiệu 36 4.2.6 Bản vẽ thiết kế hệ thống IBC tòa nhà NASSIM .36 4.3 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG IBC 36 4.3.1 Đo mức tín hiệu tòa nhà .36 4.3.2 Kiểm tra chất lượng phủ sóng thang máy 38 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .40 5.1 KẾT LUẬN 40 ii 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 40 PHỤ LỤC A .42 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG GSM .3 HÌNH 1-2: PHÂN LỚP CẤU CẤU ĐỊA LÝ MẠNG GSM VÙNG PHỤ VỤ GSM VÙNG PHỤ VỤ GSM LÀ TOÀN BỘ VÙNG PHỤ VỤ CỦA CÁC QUỐC GIA THÀNH VIÊN SỬ DỤNG HỆ THỐNG GSM, DO ĐÓ NHỮNG MÁY ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG CÓ THỂ SỬ DỤNG Ở NHIỀU NƠI TRÊN THẾ GIỚI .6 HÌNH 1-3: KIẾN TRÚC MẠNG W-CDMA HÌNH 2-1: MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHỦ SĨNG DI ĐỘNG TRONG TỊA NHÀ 11 HÌNH 2-2: KẾT NỐI CÁC TỊA NHÀ 12 HÌNH 2-3: KẾT HỢP CÁC NHÀ MẠNG 12 HÌNH 2-4: CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG IBC 13 HÌNH 2-5: VÙNG PHỦ TRONG TÒA NHÀ TỪ MỘT TẾ BÀO MACRO TRONG MẠNG BTS OUTDOOR MACRO 14 HÌNH 2-6: VÙNG PHỦ CHO TÒA NHÀ ĐƯỢC CUNG CẤP BỞI TRẠM INDOOR DÀNH RIÊNG 15 HÌNH 2-7: GIẢI PHÁP HỆ THỐNG ANTEN PHÂN PHỐI CÁP ĐỒNG THỤ ĐỘNG 16 HÌNH 2-8: SƠ ĐỒ MỘT HỆ THỐNG ANTEN PHÂN PHỐI CHỦ ĐỘNG 17 HÌNH 2-9: SƠ ĐỒ MỘT HỆ THỐNG ANTEN PHÂN PHỐI CHỦ ĐỘNG 17 HÌNH 2-10: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LAI GHÉP .18 HÌNH 2-11: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI CÁP RỊ 19 HÌNH 2-12: MIỀN FRESNEL THỨ NHẤT 20 HÌNH 2-13: ANTEN OMNI VỚI SƠ ĐỒ BỨC XẠ THEO CHIỀU NGANG VÀ DỌC 22 iv HÌNH 2-14: CÁC LOẠI SLIPTER DÙNG TRONG IBC 23 HÌNH 2-15: COUPLER 23 HÌNH 2-16: VỊ TRÍ CỦA POI TRONG HỆ THỐNG IBC 24 HÌNH 3-1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC CHO TỊA NHÀ CAO TẦNG 25 HÌNH 3-2: TỊA NHÀ CAO TẦNG 28 HÌNH 3-3: TỊA NHÀ CƠNG XƯỞNG 29 HÌNH 3-4: KHU TRƯỜNG HỌC 29 HÌNH 3-5: CẤU TRÚC NHÀ GA SÂN BAY 30 HÌNH 4-1: TỊA NHÀ NASSIM 31 HÌNH 4-2: TÍN HIỆU YẾU TẠI CÁC TẦNG THẤP 32 33 HÌNH 4-4: MỨC THU RXLEVEL ĐƯỢC KHẢO SÁT .37 HÌNH 4-5: MẶT BẰNG KHẢO SÁT MỨC THU RXLEVEL 37 HÌNH 4-6: CHỈ SỐ RSCP 38 HÌNH 4-7: MẶT BẰNG KHẢO SÁT RSCP 38 HÌNH A1: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG IBC TẦNG 1- TẦNG 10 42 HÌNH A2: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG IBC TẦNG 11 – TẦNG 20 .43 HÌNH A3: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TẦNG 21 – TẦNG THƯỢNG 44 HÌNH A4: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 45 HÌNH A5: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MƠ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 45 HÌNH A6: KIỂM TRA TẦNG SAU KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG 46 HÌNH A7: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MƠ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 46 HÌNH A8: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 47 47 HÌNH A9: KIỂM TRA TẦNG KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG 47 HÌNH A10: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG .48 v 48 HÌNH A11: KIỂM TRA TẦNG KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG 48 3)TÍNH LINK BUDGET HỆ THỐNG 48 48 49 50 51 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 1-1: LƯU LƯỢNG VÀ DỊCH VỤ ĐƯỢC W-CDMA UMTS HỖ TRỢ BẢNG 2-1: SUY HAO CỦA CÁC LOẠI FEEDER CỦA HÃNG ROSENBERGER (ĐỨC) 23 BẢNG 2-2: SUY HAO CÁC BỘ COUPLER CỦA HÃNG TELESTONE (TRUNG QUỐC) 23 BẢNG 4-1: MỨC THU TRONG THANG MÁY 38 BẢNG A1: BẢNG TÍNH LINK BUDGET .48 BẢNG A2: BẢNG LINK BUGET TẦNG 5-TẦNG 49 BẢNG A3: BẢNG LINK BUGET TẦNG 3-TẦNG 50 BẢNG A4: BẢNG LINK BUGET TẦNG 1-TẦNG 51 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A AMR B BSC BSS BTS BSIC C CDMA C/I CPICH CS D DAS E EIRP F FDMA Association Of Radio Industries Liên hiệp công nghiệp And Business kinh doanh vô tuyến Base Station Controller Base Station Subsystem Base Tranceiver Station Base Station Indentifization Code Bộ điều khiển trạm gốc Phân hệ trạm gốc Trạm vô tuyến gốc Mã nhận dạng trạm gốc Code Division Multiple Access Carrier to Interference Ratio Đa truy cập chia theo mã Tỷ số sóng mang Common Pilot Chanel Circuit Switch nhiễu Kênh hoa tiêu chung Chuyển mạch kênh Distributed Antenna System Hệ thống phân phối anten Equivalent Isotropically Radiated Công suất phát xạ đẳng Power hướng Frequence Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số G GSM Global System for Mobile Thơng tin di động tồn GPRS Communication General Packet Radio Services cầu Dịch vụ vơ tuyến gói Gateway Mobile Service Switching chung Trung tâm chuyển mạch GMSC viii GPS H HLR I ISDN IBC Center Global Positioning System di động định hướng Hệ thống định vị toàn cầu Home Location Register Bộ nhớ thường trú Integrated Servive Digital Network Inbuilding Coverage Mạng số đa dịch vụ Giải pháp phủ sóng tòa nhà M MS MSC ME N NSS P PCCH PLMN PSTN Mobile Station Mobile Service Switching Center Mobile Equipment Trạm di động Tổng đài di động Thiết bị di động Network and Switching Subsystem Hệ thống chuyển mạch Paging Control Chanel Public Land Mobile Network Kênh điều khiển tìm gọi Mạng di động mặt đất Public Switched Telephone Network công cộng Mạng chuyển mạch thoại công cộng Q QxLevel R RACH RRC RSCP RF Signal Quality Chất lượng thu Random Access Channel Radio Resource Control Kênh truy cập ngẫu nhiên Điều khiển tài nguyên vô Received Signal Code Power tuyến Cơng suất mã tín hiệu nhận S SS SQI T TCH Switching Subsystem Speech Quality Index Phân hệ chuyển mạch Chất lượng thoại Traffic Channel Kênh lưu lượng ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hình 4-4: Mức thu Rxlevel khảo sát Hình 4-5: Mặt khảo sát mức thu Rxlevel • Đối với hệ thống 3G  Mức thu anten: RSCP ≥ -70 dBm  Vùng biên tòa nhà: RSCP ≥ -95 dBm Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 37/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 38/50 Hình 4-6: Chỉ số RSCP Hình 4-7: Mặt khảo sát RSCP  Theo hệ thống thiết kế đạt yêu cầu tín hiệu RxLevel RSCP 4.3.2 Kiểm tra chất lượng phủ sóng thang máy Thực gọi bên thang máy tầng thấp vào thang máy Cuộc gọi tiếp tục thang máy di chuyển lên đến tầng cao Ra khỏi thang máy gọi kết nối, Khơng xảy rớt gọi • Mức thu RxLevel thang máy phải ≥ -85 dBm • Mức thu RSCP thang máy phải ≥ -95 dBm Bảng 4-1: Mức thu thang máy Thang máy số RxLevel RSCP Kết -70 -80 Đạt -80 -83 Đạt -72 -78 Đạt -75 -88 Đạt -76 -83 Đạt -73 -84 Đạt -81 -85 Đạt -80 -90 Đạt -77 -88 Đạt 10 -78 -91 Đạt Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang  Hệ thống đạt yêu cầu phủ sóng thang máy Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 39/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 40/50 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Với đồ án này, người thực trình bày sở lý thuyết quy trình bước thiết kế hệ thống IBC cho tòa nhà, thiết kế hồn chỉnh hệ thống phủ sóng di động thực tế cho tòa nhà mẫu áp dụng cho tòa nhà tương tự, ngồi đồ án phân tích thơng số mạng dựa máy đo Tems Investigation Tems pocket, đo thơng số mạng indoor mà phục vụ cho việc đo thông số cho Cell Macro Outdoor, thực Driving Test, phân tích Handover, phục vụ cho việc quy hoạch, tối ưu hóa nâng cấp mạng Hạn chế đồ án đưa cách thiết kế cho tòa nhà cao tầng từ 30 tầng với dung lượng trung bình, tòa nhà cao tầng dung lượng cao cần phải có hệ thống cáp quang thay cho hệ thống Feeder để giảm suy hao, lúc hệ thống cần phải bổ sung thêm phần tử biến đổi quang-RF ngược lại, làm cho hệ thống phức tạp nhiều 5.2 Hướng phát triển đề tài Đồ án trình bày việc thiết hệ thống phủ sóng di động tòa nhà, ngồi giải pháp Inbuilding bao gồm nhiều thành phần khác hệ thống Wireless Lan, hệ thống IPTV, hệ thống truyền hình cáp… Người thực đồ án phát triển hệ thống phủ sóng di động tích hợp nhiều dịch vụ hệ thống Wireless Lan, hệ thống truyền hình cáp, nghiên cứu, ứng dụng hệ thống phủ sóng di động dùng cáp quang để giảm suy hao tối đa cho hệ thống giá thành cáp quang ngày rẻ Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 41/50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ (tập 1), Nhà xuất bưu điện, 2001 [2] PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng, cdmaOne cdma2000, Nhà xuất bưu điện, Hà Nội – 1997 [3] KS Đinh Thị Minh Nguyệt, Giải pháp phủ sóng di động cơng trình đặc biệt – 2008 Tiếng Anh: [4] Inbuilding system solution slide of: Ericsson, Alcatel, Singtel, Digi Business Confidential, Qualcomm Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang PHỤ LỤC A 1) Sơ đồ hệ thơng IBC Hình A1: Sơ đồ hệ thống IBC tầng 1- tầng 10 Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 42/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hình A2: Sơ đồ hệ thống IBC tầng 11 – tầng 20 Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà 43/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hình A3: Sơ đồ hệ thống tầng 21 – tầng thượng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà 44/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2) Sơ đồ bố trí anten mơ vùng phủ hệ thống Hình A4: Sơ đồ Anten mơ vùng phủ tầng Hình A5: Sơ đồ Anten mơ vùng phủ tầng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 45/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hình A6: Kiểm tra tầng sau hệ thống hoạt động Hình A7: Sơ đồ Anten mô vùng phủ tầng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 46/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hình A8: Sơ đồ Anten mơ vùng phủ tầng Hình A9: Kiểm tra tầng hệ thống hoạt động Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà 47/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Hình A10: Sơ đồ Anten mô vùng phủ tầng Hình A11: kiểm tra tầng hệ thống hoạt động 3) Tính Link Budget hệ thống Bảng A1: Bảng tính Link Budget Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 48/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Bảng A2: Bảng Link Buget tầng 5-tầng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 49/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Bảng A3: Bảng Link Buget tầng 3-tầng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 50/50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang Bảng A4: Bảng Link Buget tầng 1-tầng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà 51/50 ... RNC từ nhà sản xuất khác • Giao diện Iub: giao diện cho phép kết nối Node B với RNC Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 11/50 CHƯƠNG GIẢI PHÁP PHỦ... bao di động mạng GSM Tổng đài PSTN kết nối gọi đến MSC có trang bị chức gọi chức cổng Tổng đài MSC gọi MSC cổng MSC mạng Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà ĐỒ ÁN TỐT... sóng tòa nhà nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn Báo cáo Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thơng Trong Tòa Nhà gồm năm chương sau: Chương Tổng quan hệ thống GSM W-CDMA Chương Giải